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迎難而上!晶湛半導體突破技術極限!

時間:2021-04-26 18:30:00來源:     本文被閱讀次數:


近日,蘇州工業園區科技招商中心引進企業蘇州晶湛半導體有限公司,發布新型多溝道AlGaN/GaN異質結構外延片,新品在保持高電子遷移率的同時,將載流子濃度提高了4倍以上?;谔K州晶湛提供的該新型外延材料,瑞士洛桑聯邦理工學院(EPFL)在多溝道高電子遷移率晶體管技術上實現了突破,同時實現了>1200V的高擊穿電壓以及低導通電阻,極大地提高了功率轉化效率。相關成果已于近日發表于Nature Electronics雜志(March, 25th,2021)。

近年來,GaN電力電子器件的廣泛應用,大大促進了如大功率快速充電器、太陽能光伏以及新能源汽車等領域的技術創新和快速發展。為了進一步滿足大功率系統中的超高轉化效率的要求,需要同時實現高擊穿電壓以及低導通電阻。而在高電壓應用下,氮化鎵器件的發熱/能量的損耗主要由導通電阻引起,這是電力電子器件的最大挑戰。

針對這一非常具有挑戰性的課題,從2017年起,晶湛半導體與瑞士洛桑聯邦理工學院(EPFL)合作共同研發多溝道高電子遷移率晶體管技術。這項技術采用晶湛半導體獨特的多溝道異質結構外延片 (multi-channel AlGaN/GaN heterostructure),通過若干個垂直集成的二維電子氣(2DEG)通道,在保持高電子遷移率的同時增加溝道中的載流子密度,其效果如同增加多個新的快速車道,分流高速運動的載流子,從而有效地降低了導通電阻和發熱。在此新型多溝道外延片材料基礎上制備的MOSHEMT器件,采用類似鰭式場效應晶體管(FinFET)的結構,獨特的漏斗狀柵極設計可以有效地控制多個通道且固有電容較小?;谏鲜黾夹g開發的耗盡型以及增強型新型納米線功率晶體管,實現了低至2.5Ω mm以及3.2Ω mm導通電阻,同時保持1300V 的擊穿電壓,功率品質因數高達4.6 GW cm?2(耗盡型)以及3.8 GW cm?2 (增強型)。

蘇州晶湛半導體有限公司創始人兼CEO程凱博士表示:我們在研發的一開始采用了大尺寸Si襯底生長基于氮化鎵材料的多溝道異質結構,并且嘗試了多種結構設計。目前優化的設計可以在厚度為130nm的4層溝道AlGaN/GaN異質結中,實現<100 ?sq-1的面電阻,>4x1013cm-2的載流子濃度(Ns)以及>1,800 cm2V-1S-1的遷移率(μ)。多溝道設計可以突破單溝道器件的理論極限,進一步減少開態電阻和系統損耗,并能達到1200V系統的要求,大大提高GaN器件在高壓功率領域的競爭優勢,在電動汽車、充電樁等高壓應用領域具有很大的潛力。

蘇州晶湛半導體有限公司成立于2012年,坐落于蘇州納米城,擁有一個國際先進的氮化鎵外延材料研發和產業化基地,致力于為微波射頻、電力電子器件和LED領域提供高品質氮化鎵外延材料。目前已擁有全球超過150家著名半導體公司、研究院所客戶。2014年底,晶湛半導體在全球首家發布其商品化8英寸硅基氮化鎵外延片產品,并在2018年10月通過ISO9001質量體系認證。公司已先后獲得“國家高新技術企業”、”江蘇省潛在獨角獸企業“、“蘇州市獨角獸培育企業”等多項資質榮譽。晶湛半導體在氮化鎵外延領域已掌握多項核心技術, 擁有獨立的自主知識產權,截止目前在國內外累計申請了百余項專利。

十余年積淀聚力,蘇州工業園區已成為國內納米產業和人才集聚度最高的區域,躋身全球八大納米產業集聚區。下一步,園區將搶抓新一輪發展機遇,目標世界一流,打造世界級納米技術應用產業集群。

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